CN103511708A - 用于饮料灌装机的灌装机构的电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于灌装机构的电磁阀，所述电磁阀包括阀体，在该阀体中，第一通道通过流体连通机构与第二通道连通，其中，该流体连通机构具有阀座，用以接纳阀杆的密封面，该阀杆以可运动的方式安置在该流体连通机构中，并且该阀杆具有永磁体，并且在所述阀体上设有作用于所述阀杆的所述永磁体的电磁线圈，用于使所述阀杆抬离所述阀座。

Description

用于饮料灌装机的灌装机构的电磁阀

技术领域

本发明涉及用于饮料灌装机的灌装机构的电磁阀，例如，电磁阀用于通断物料流或用于通断气体流和/或用于冲扫、排气、预灌充、抽真空、卸载和/或清洗容器或灌装机构的其它流体流。

背景技术

在常见的饮料灌装机中，阀被应用在不同区域中，以控制流体流。尤其是，阀例如作为物料阀设置在饮料灌装机的灌装机构区域内，用于通断至待灌装容器的物料流。而且，阀通常设置在灌装机构上用于控制气体。例如在给容器灌装含碳酸气的饮料时，通常在灌装之前用灌充气体（例如CO₂）来预灌充该容器，以避免待灌装的含碳酸气的饮料在被灌入容器时产生过多泡沫，并相应地提供可靠且按规定的灌装过程。在尤其当灌装含碳酸气的饮料时利用预灌充容器进行这种灌装之后，容器又须按规定被卸载，以预防容器因突然卸载而破裂并且阻止饮料在卸压时不可控地产生过多泡沫或喷溅出。还知道了：用冲扫气体预先冲扫要灌装物料的各容器，以从容器内排挤出空气氧，以便相应提高待灌装物料的长久保存性能。

在灌装机构内的不同物料流、气体流和流体流的通断过程迄今通过隔膜阀来执行，隔膜阀以气动方式被通断切换。在此情况下，电子灌装机构控制装置发出电信号，使所谓的先导阀接通。随后，该先导阀通过相应的压缩空气管路对真正的隔膜阀施以压缩空气，以通断切换在灌装机构内的物料、灌充气体、冲扫气体、卸载和其它过程。相应的隔膜阀随后又依据通过先导阀控制压缩空气压力来相应地通断相应的物料通道或气体通道。

该电子控制装置和各先导阀大多设置在饮料灌装机的灌装机转台的中央控制台上。

借助通过相应的气压软管供应的压缩空气对灌装机构内的各隔膜阀的控制尤其因为不同长短的气压软管而导致不同的阀反应时间。因为例如回转式灌装机的结构，为了控制该阀而在不同的灌装机构内采用不同长短的气压软管，结果，与通过较长软管来控制的隔膜阀相比，通过较短软管来控制的隔膜阀的切换相应更为快速。通断时间差异可能导致灌装作业中的不准确性。

另外，可能因使用压缩空气来控制隔膜阀而相应地使压缩空气到达了灌装区域，这在卫生方面可能是不希望出现的。

另外，提供压缩空气以操作气压驱动装置需要较多的能量。而且，总是设置两个阀（即真正的隔膜阀和对应的先导阀）来控制相应的流体流，结果使得出现故障的几率增大。

从DE 196 23 162 A1中知道了一种磁阀，其中，由永磁体材料构成的阀杆与安置在磁阀壳体上的永磁体衔铁相互作用。

发明内容

鉴于上述背景技术，本发明的任务是提供一种用于灌装机构的电磁阀，可借此获得饮料灌装机的简化结构。

该任务将通过一种具有权利要求1的特征的用于灌装机构的电磁阀来完成。由从属权利要求得到了有利的改进方案。

该电磁阀相应地包括阀体，在阀体内，第一通道与第二通道通过流体连通机构相连通，该流体连通机构具有阀座，用于接纳活动安置在流体连通机构内的阀杆的密封面，并且该阀杆具有永磁体。根据本发明，在阀体上设有作用于该阀杆的永磁体的用于使阀杆抬离阀座的电磁线圈。

由于阀杆具有永磁体且在阀体上设置作用于阀杆永磁体的用于使阀杆抬离阀座的电磁线圈，所以可以通过直接立刻对电磁线圈施以由阀控制装置所发出的控制信号来获得电磁阀的打开和关断。通过这种方式，可避免现有技术所采取的使用压缩空气，连同与之相关的挑战，例如像通断时间变化或由所需要的压缩机功率所引起的高能耗。而且，各灌装机构或各饮料灌装机维修时的成本也降低，因为只是还必须检查唯一的阀(即所述的电磁阀)。通过这种方式，可以放弃过去复杂的布置结构（其包括先导阀、气压软管和后置的真正隔膜阀）。由此简化了灌装机的整体结构。

各阀控制装置可以相应地直接响应电磁线圈，所述电磁阀通过该电磁线圈来控制，因而获得了相应的气体通道或介质通道的直接打开或关闭。这样，也可以因为放弃了从现有技术中知道的不同长短的气压软管而减小或完全避免通断时间差异，结果，各流体的通断操作变得精确许多。

另外，可以改善灌装机内的卫生状况，因为基于电磁线圈的直接电控而未在灌装机构内使用压缩空气或工作空气，这样的空气可能逃逸到相应的灌装区或隔离罩或无菌灌装室中。

由于阀杆活动安置在流体连通机构内，所以阀杆在一个非常优选的实施方式中也可完全位于该流体连通机构内，即完全位于阀体之内。相应地，电磁阀的活动件没有设置在阀体外，因而可放弃借助易磨损且相应昂贵的波纹套的密封。换句话说，可放弃在所提出的电磁阀范围内的昂贵易磨损件。

通过所提出的用于灌装机构的电磁阀，可以相应实现直接控制，在这里，卫生状况可以得到改善，阀运转所需要的能耗与常见的气动阀相比可被显著降低，连续运行成本可被降低，因为尤其是当阀杆完全位于阀体内时可以放弃昂贵的易磨损件如波纹套，并且相应实现了电磁阀的可靠工作。

而且，通过这样的相应磁驱动装置，即阀杆只配备有永磁体，不需要使阀杆与电磁阀的任何其它构件或其它部件相连接。尤其是，阀杆不必被电连接或在控制技术方面被连接到其它部件上。通过几乎自给自足式设计该阀杆，阀杆能在卫生和流体技术方面针对当前的应用目的被优化。此外，尤其可以实现阀杆的彻底清洁和消毒，因为该阀杆基本上可完全被相应的清洗消毒流体全面冲刷。

通过固定安置在阀体上的电磁线圈，可以获得对阀的可靠直接控制。利用由被相应的控制电流流过的电磁线圈所产生的磁场，可以通过阀杆的永磁体将阀杆从该阀座上抬起，从而通过该流体连通机构建立在第一通道和第二通道之间的流体流动。

在一个优选的改进方案中，该阀杆的密封面与该永磁体间隔布置，其中，按照一个特别优选的鲜明特征，该阀座设置在该密封面和该永磁体之间。换句话说，该永磁体最好安置在阀杆的下游端上并且与阀座发生连接的密封面安置在阀杆的上游端上。由此可以做到，只要没有通过由该电磁线圈引起的磁场使该永磁体抬离该阀座，那么流体如气体或要用灌装机构灌装的物料的压力就将阀杆紧压到阀座上。

在另一个优选的改进方案中，阀杆的密封面在阀座的方向上被预紧，以截断在流体连通机构内的流体流动。通过在关断方向上的预紧，可以相应地在电磁线圈断电时获得该阀的可靠关闭。由此保证了不会出现不希望有的用电磁阀进行通断的流体的流出。这样，例如在断电时也总是处于安全的工作状态。另外可以减少用于驱动电磁阀的能量，因为至少在阀关闭时不必消耗能量来将该阀保持在关断位置上。与此相关特别优选的是，该阀杆的尺寸和/或取向如此设定，即，阀杆因为其自重而在电磁线圈断电时截断在流体连通机构内的流体流动。此时如此设置该阀杆，即，它基本上垂直安置在该阀体内并且阀杆的密封面通过其自重朝向阀体的阀座被预紧。

在一个变型或补充方案中，该阀杆可优选具有第二永磁体，该第二永磁体与安置在阀体上的第三永磁体相互作用并且朝向阀座预紧阀杆的密封面。此时，在阀杆上的第二永磁体最好设于阀杆密封面的上游并且在其与安置在阀体上的第三永磁体相互作用时将该阀杆预紧向阀座。相应地，该阀杆最好在关断方向上通过第二永磁体和第三永磁体被预紧。阀杆的朝向关断方向的预紧也是在无需阀杆对外机械连接的方式下实现的，从而在这里，也可以完全放弃例如借助波纹套的复杂密封或遮挡机构，以及可以放弃用于机械或电动操作机构的实施方式。相应地，通过上述方式得到了这样的电磁阀，其被可靠地朝向关断方向预紧并且其能以简单方式通过给电磁阀施以由电子阀控制装置所发出的电信号来控制。

该阀杆最好呈哑铃形，该阀座于是安置在该阀杆的两端之间。在哑铃状阀杆的上游端，优选设置第二永磁体，其与上述的固定安装在阀体上的第三永磁体相互作用，使得该阀杆朝向关断方向被预紧。在哑铃状阀杆的下游端，优选设置第一永磁体，阀杆或阀杆密封面可借助第一永磁体被抬离该阀座，以打开该电磁阀。

尤其优选的是，上述的电磁阀设立用于：提供预灌充气体优选是CO₂、冲扫气体；用于卸压；用于施加真空和/或用于针对待灌装容器通断物料流。换句话说，电磁阀的尺寸被设定为对于饮料灌装机中所常见的流体流来说能允许相应流体的可靠通断。

另外，上述任务通过用于饮料灌装机的灌装机构来完成，该灌装机构具有用于通断物料流的至少一个物料阀和/或用于通断气体流的至少一个气体阀，其中，所述至少一个气体阀和/或物料阀以如上所述的电磁阀形式来构成。通过这种方式做到了，该灌装机构可直接通过电子灌装机构控制装置来控制。可以相应地实现直接控制，因而通断时间差异被缩小或被完全消除，可以实现能效划算的灌装机构运转，可以改善灌装机构的卫生状况，以及可以放弃易磨损构件例如像波纹套。

附图说明

通过下面对附图的说明来详细描述本发明的其它优选实施方式和方案，在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的电磁阀的侧剖示意图，

图2是设置在饮料灌装机内的灌装机构的示意图，

图3是电磁阀的线路示意图。

具体实施方式

下面将结合附图来描述优选实施例。在这里，相同的、相似的或作用相同的零部件在不同的附图中用相同的附图标号来标示，并且在下面说明中有时放弃了重复说明该零部件，以免冗长。

在图1中示出了用于灌装机构的电磁阀1的侧剖示意图。在此设有一个阀体2，在阀体2中设有第一通道20、第二通道22以及连通第一通道20和第二通道22的流体连通机构24。通常，通过第一通道20将待通断的流体(例如待通断的物料或气体)引入阀体2中，随后使接通的流体被引导流过第二通道22以便进一步处理，例如被引入待灌装容器中。视待通断的流体而定，在第一通道20内作用于阀的流体压力至少与在通道22内的压力一样大。

相应地，呈CO₂形式的充胀气体的供应装置或物料锅被连接至第一通道20。通常跟在第二通道22之后的是去往待灌装容器的相应的连接部。

阀杆3容置在流体连通机构24中，其中，该阀杆3具有密封面30，该密封面能容放在阀体2的阀座26中。该密封面30在落座于阀座26上时关断流体连通机构24。换句话说，在第一通道20和第二通道22之间的连通可借助阀杆3且尤其是借助阀杆3的密封面30被截断。

在如图1所示的实施例中，阀杆3基本上呈哑铃状，其中，在阀杆3的下游端32上设有第一永磁体40。第一永磁体40如此容置在流体连通机构24的一个相应的腔240内，即，第一永磁体40可被待通断的相应流体环绕流过。

在阀杆3的上游端34上设置有第二永磁体42，第二永磁体42也如此容置在流体连通机构24的一个腔242中，即，第二永磁体42可被待通断的流体环绕流过。

阀杆3的下游端32和上游端34如此通过挺杆36相连，即，呈所述哑铃状地构成该阀杆3。该密封面30也相应形成在第二永磁体42的底面上。

在一个未示出的未使用第二永磁体42的变型中，密封面30可以通过相应构成的且与挺杆36相连的盘来保持。

在如图1所示的实施例中，阀体2的阀座26设置在第一永磁体40和第二永磁体42之间，从而阀杆3在下游延伸超过阀座26。

阀杆3的密封面30可通过下述方式抬离阀座26：与第一永磁体40对置地固定在阀体2上的电磁线圈5被电流流过并且把相应的斥力磁场施加至第一永磁体40。在如图1所示的实施例中，阀杆3可以通过如此产生的磁场被如此抬起，使得阀杆3的密封面30抬离该阀座26，待通断的流体可相应地通过第一通道20流经阀座26地流过流体连通机构24并从第二通道22流出。相应地，通过给电磁线圈5施加相应方向的电流，将该阀1从关断位置切换到接通位置。

当电磁线圈5又断电时，阀杆3已经因其自重又落位到阀座26上，从而在密封面30和阀座26之间又存在相应的封闭，这关断了该阀1。

在如图1所示的实施例中，阀杆3的自重足以使阀杆3以密封面30贴靠阀座26，从而该阀落入关断位置。因为作用于第一通道20的压力一般较高，所以阀杆3被进一步压紧到阀座26上，从而在此得到了可靠的封闭。

而且，与第二永磁体42相对地在阀体2上设有第三永磁体44，第三永磁体44如此取向，即，它排斥阀杆3的第二永磁体42。通过这种方式，在关闭方向上(即，在密封面30被压紧到阀座26的方向上)，施加阀杆3的预紧力。这样，当电磁线圈5断电时或者当还未超过某个电流阈值时，可靠实现了阀1总是处于规定的关断状态。作为所示实施方式的替代，第三永磁体44也可以呈环形围绕流体连通机构24布置，并且相应地施加吸力至第二永磁体42。

电磁线圈5和第三永磁体44在流体连通机构24外固定在阀体2上。因为在这里绝对没有出现在阀体2和电磁线圈5或者第三永磁体44之间的相对运动，所以不需要复杂的密封机构例如利用波纹套来密封。

阀杆3本身完全位于阀体2内并且也还完全位于流体连通机构24内，因而在这里也不需要相对于外部部件的密封。通过这种方式，可以缩减阀1的卫生设计以及降低维护成本，因为不存在复杂且易磨损的密封机构。

图2以示意图示出电磁阀1被用在灌装机构6中，其中，电磁阀1不仅设置作为物料阀60，也设置作为气体阀62和64。灌装机构6用于给待灌装的容器600(例如瓶子)灌装由物料锅66送来的物料。为此，物料通过物料供应管路610从物料锅66被供给物料阀60，该物料阀60在容器600做好相应准备的情况下被打开。

容器600为此被相应压紧到灌装机构6上并借助气体阀62承受存在于物料锅66内的气体压力。当达到相应的预压力时，物料阀60被打开并且物料流入待灌装的容器600。此时，被物料排挤出的气体通过阀62又流回到物料锅66。在灌装过程结束后，物料阀60和气体阀62都被关闭。存在于容器600内的正压通过另一气体阀64被可控排出。于是被卸载的容器600可以从灌装机构上被取下。

图3示意性地示出了电磁阀1通过电子灌装机构控制装置100来控制，该电子灌装机构控制装置将相应的电信号102如此施加至如图1所示的电磁线圈5，从而阀1被相应打开。通过这种方式，避免设置复杂的压缩空气管路以及先导阀以及避免准备大量的压缩空气，由此一来，一方面可以节约能量，另一方面，通断时间差异可被缩小或得以避免。另外，也不再有压缩空气被输入相应的无菌灌装机的洁净腔或无菌腔。

只要适用，如这些实施例所述的所有单独特征可以相互组合和/或互换，这没有超出本发明的范围。

附图标记列表

1电磁阀；100电子灌装机构控制装置；102电信号；2阀体；20第一通道；22第二通道；24流体连通机构；26阀座；240流体连通腔；242流体连通腔；3阀杆；30密封面；32阀杆的下游端；34阀杆的上游端；36挺杆；40第一永磁体；42第二永磁体；44第三永磁体；5电磁线圈；6灌装机构；60物料阀；62气体阀；64卸载阀；66物料锅；600容器；610物料供应管路。

Claims (10)

1.一种用于灌装机构(6)的电磁阀(1)，所述电磁阀包括阀体(2)，

在阀体(2)中，第一通道(20)通过流体连通机构(24)与第二通道(22)连通，

其中，流体连通机构(24)具有阀座(26)，用以接纳阀杆(3)的密封面(30)，阀杆(3)以可运动的方式安置在流体连通机构(24)中，并且阀杆(3)具有永磁体(40)，

其特征在于，

在所述阀体(2)上设有作用于所述阀杆(3)的所述永磁体(40)的电磁线圈(5)，用于使所述阀杆(3)抬离所述阀座(26)。

2.根据权利要求1所述的电磁阀(1)，其特征在于，阀杆(3)的密封面(30)与永磁体(40)间隔布置。

3.根据权利要求1或2所述的电磁阀(1)，其特征在于，阀座(26)设置在阀杆(3)的密封面(30)与阀杆(3)的永磁体(40)之间。

4.根据前述权利要求之一所述的电磁阀(1)，其特征在于，阀杆(3)完全位于流体连通机构(24)中。

5.根据前述权利要求之一所述的电磁阀(1)，其特征在于，阀杆(3)的密封面(30)朝向阀座(26)被预紧，以截断在流体连通机构(24)内的流体流动。

6.根据权利要求5所述的电磁阀(1)，其特征在于，阀杆(3)的尺寸和/或取向是如此设定的，即，阀杆因为其自重而在电磁线圈(5)无电流时截断在流体连通机构(24)内的流体流动。

7.根据权利要求5或6所述的电磁阀(1)，其特征在于，阀杆(3)具有第二永磁体(42)，第二永磁体与设置在阀体(2)上的第三永磁体(44)相互作用并且朝向阀座(26)预紧阀杆(3)的密封面(30)。

8.根据前述权利要求之一所述的电磁阀(1)，其特征在于，阀杆(3)基本上呈哑铃形，其中，永磁体(40)安置在阀杆(3)的密封面(30)的下游，并且所述第二永磁体(42)安置在阀杆(3)的密封面(30)的上游。

9.根据前述权利要求之一所述的电磁阀(1)，其特征在于，电磁阀(1)设立用于：提供预灌充气体、冲扫气体；用于卸压；用于施加真空和/或用于针对待灌装的容器(600)通断物料流。

10.一种用于饮料灌装机的灌装机构(6)，灌装机构(6)具有用于通断物料流的至少一个物料阀(60)和/或用于通断气体流的至少一个气体阀(62,64)，其特征在于，至少一个物料阀(60)和/或气体阀(62,64)是由根据前述权利要求之一所述的电磁阀(1)构成的。

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